Upload
others
View
28
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Узел CAN FD на ПЛИС
российского производства
CAN FD node on FPGAs of Russian production
Чепурнов А.С.
Russian CiA technology day
2021-10-12
Компания основана в 1993 году
Компания Марафон - научно-исследовательское и производственное предприятие,
обеспечивающее полный цикл проектирования и изготовления электронной
аппаратуры по заказным и инициативным ОКР, а так же контрактное
проектирование и изготовление электронной продукции любой степени сложности.
Основные продукты и услуги
Контрактная разработка РЭА любой сложности
Производство серийных изделий
Центральный офис Ленинские горы д.1 стр. 5.
НИР, НИОКР и проектная деятельность
Консультации и обучение
2
Проектирование и изготовление печатных плат
любой сложности
СAN – технологииСегодня Марафон единственное российское предприятие предлагающее весь
спектр продукции и услуг, связанной с применением шины CAN. В компании
Марафон разработаны оригинальные программные и аппаратные решения для
построения встроенных систем управления реального времени по стандартам,
основанным на семействе протоколов CANopen/SAE-J1939. Серийно производятся
средства для настройки, ремонта и мониторинга систем, использующих
CANopen/SAE-J1939.
СAN-интерфейсы общего применения ( Windows, Linux)
Стек протоколов CANopen в исходных кодах для
ОС общего применения и микроконтроллеров
СAN/CANopen устройства
CAN/CANopen/J1939 –регистраторы и программное
обеспечение для настройки и мониторинга
3
CAN-РЕГИСТРАТОР IMX6
МОДУЛЬ В\В ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ
Процессор iMX6ULL (600/800 МГц);
Память DDR3 512МБ;
Память eMMC 4 ГБ;
Операционная система Linux версии ядер
2.19 – 5.12
Наличие web-интерфейса;
2-х RS485 (двухпроводных);
2-х CAN2.0B;
4 дискретных входа сухой/мокрый контакт;
4 дискретных выхода - обрыв/VDOUT(9-
36v);
4 входа аналоговых – 0/12В, 12бит, 0.3%;
Ethernet 100BaseTx с «passivePOE» OUT
24/12В;
Защита интерфейсов CAN2.0B, RS485,
RS232 и Ethernet от импульсных помех.
Встроенный GNSS приемник (Ublox-M8);
Встроенные 3-х осевые гироскоп,
акселерометр, магнитометр;
2 слота miniPCIe для подключения
периферии (подключение через USB2.0,
SIMCARD только для слота 2);
Wi-Fi модуль 802.11ac 2xMIMO
Встроенный аккумулятор LiTo (1.5Ач), Тэксп.
-35ᵒ/+60ᵒ С;
Рабочие температуры: -40ᵒ +80ᵒ С.
Мониторинг любых поддающихся оцифровке
параметров транспорта (авто, суда, ЖД), тяжелой
горной техники, производственных объектов и
объектов повышенной опасности, силовых машин,
станков, экологической обстановки и пр.
Регистратор позволяет собирать и агрегировать
данные с подключенных датчиков, данные геолокации
и данные из CAN-сети объекта мониторинга.
Собранные данные могут быть отправлены по одному
из доступных каналов связи (Wi-Fi, GSM, Ethernet) на
центральный сервер для дальнейшей обработки.
Регистратор на базе CPU iMX6 - компьютерный
модуль повышенной надежности в защищенном
исполнении с поддержкой сетевых
интерфейсов CAN, RS485 и Ethernet.
Работает под управлением ОС Linux.
Функциональность программируется на языках
C++, Golang, Python и т.д.
АКТУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ
Регистраторы внедрены в Магаданской области на
золотодобывающем предприятии ООО «Статус».
Используются для мониторинга работы горной техники
с предобработкой данных телеметрии «на лету».
Также установлены на топливозаправщики для
контроля выдачи топлива и в качестве мобильного
сервера сбора данных для доставки данных
мониторинга из мест без 3G/4G покрытия.
4
Тестирующе-конфигурационная станция (ГКМН.468351.015)(Интерфейс CAN-bus - USB на российских комплектующих )
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСОБЕННОСТИ ИМПОРТОЗАМЕЩЕННОЙ ВЕРСИИ
2-x канальный CAN 2.0B;
USB 2.0 High Speed;
Первичная обработка кадров CAN-
сети выполняется встроенным 32-х
разрядным микроконтроллером ARM;
CAN-bus (CiA DS-102) гальванической
развязкой 1000 В, защита от
перенапряжений и импульсных помех;
Питание от шины USB ( < 200 мА )
Микроконтроллер K1986BE92QI (ЗАО «ПКК
Миландр» - на основе ARM Cortex M3
архитектуры MDR32F9Q2I, который имеет
встроенные порты ввода-вывода и два
контроллера CAN интерфейса, а также
микросхема того же производителя - драйвер
сети CAN - K2011BB034, который обеспечивает
гальваническую изоляцию (в соответствии с CiA
DS-102) CAN-приемопередатчиков
Работа выполнена при поддержке «Фонда содействия инновациям» в рамках программы «Развитие – НТИ» (направление « Маринет»)
5
МОДУЛИ УДАЛЕННОГО ВВОДА\ВЫВОДА НА ИМПОРТНЫХ КОМПОНЕНТАХ
МОДУЛИ В\В ДИСКРЕТНЫХ И
АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ УСТРОЙСТВ
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Модуль ввода\выводадискретных сигналов
R2DIO
R2DIO• 0\8\16 дискретных входов
• 0\8\16 дискретных выходов
• +9..36В, 400мА на канал
• Каналы гальванически изолированы
• Защита от КЗ, перенапряжения, превышения по току, перегрева
R2AIO• 8/8 входов/выходов
• Входы: 16/24 бит
• Выходы: 12/14 бит
• Частота до 1000Гц
• Возможность подавать нестандартные диапазоны напряжений
• КОММУНИКАЦИИ• CAN 2.0B, протокол CANopen
(DS401), гальванически изолированный, возможность подключения до 127 устройств
• ИСПОЛНЕНИЕ• Корпус на DIN рейку
• Класс защиты IP22
• Температурный диапазон: -40..+85
Устройство представляет собой набор модулей удаленного ввода вывода цифровых и аналоговых сигналов для применения в составе промышленных систем управления и сбора данных, работающих под управлением коммерческих SCADA систем.
В качестве протокола верхнего уровня поверх сети CAN-bus используется CANopen, профиль DS401.
В качестве протокола верхнего уровня поверх сети RS-485 используется ModbusRTU.
OPC-сервер позволяет интегрировать модули с коммерчески доступными SCADA системами.
Работа выполнена при поддержке «Фонда содействия инновациям» в рамках программы «Развитие – НТИ» (направление « Маринет»)
6
МОДУЛЬ ВВОДА\ВЫВОДА IOREMOTE НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ КОМПОНЕНТАХ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
• Питание 9-36В
• Диапазон температур -40..+85 град.С.
• Интерфейс CAN-bus, 2 канала, гальваническая
изоляция 1000В, защита от перенапряжений и
помех.
• Протоколы CANopen.
• Аналоговый выход, 2канала - 0-10В, точность 0,5%,
защита от КЗ.
• Аналоговый вход , 4канала - 0-10В /4-20мА, точность
0,5%, защита от перенапряжения.
• Защитное покрытие плат - лак.
КОМПОНЕНТНАЯ БАЗА
• K1986BE92QI (ARM Cortex M3 «ПКК Миландр» )
12-бит АЦП и 10-бит ЦАП, два контроллера CAN
интерфейса,
• K2011BB034 - драйвер сети CAN, обеспечивающий
гальваническую изоляцию (в соответствии с CiA DS-102),
защиту от перенапряжений и импульсных помех.
• Операционные усилители«ИТЕГРАЛ»
• ВИП «АЛЕКСАНДЕР ЭЛЕКТРИК»
• Два независимых интерфейса CAN c гальванической
изоляцией используются для подключения к CAN сетям.
Работа выполнена при поддержке «Фонда содействия инновациям» в рамках программы «Развитие – НТИ» (направление « Маринет»)
7
Структура IP-core «can-ctrl» CAST
(http://www.cast-inc.com/ip-cores/interfaces/can-ctrl/index.html)
МОДУЛЬ ВВОДА\ВЫВОДА CAN-FD НА ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПЛИС
подойдет только ПЛИС 5578ТС024 с самым большим количеством логических блоков
Для реализации интерфейса CAN-FD выбрана ПЛИС 5578ТС024 АО «ВЗПП-С» и IP ядро CAN-CTRL фирмы CAST, INC
Разработан и изготовлен прототип устройства, позволяющего организовать
двухканальную связь по интерфейсу CAN-FD на частоте 5 МГц.
CAN-FD
USB
Работа выполнена при поддержке «Фонда содействия инновациям» в рамках программы «Развитие – НТИ» (направление « Маринет»)
8
МОДУЛЬ ВВОДА\ВЫВОДА CAN-FD НА ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПЛИС
Прототип был разработан с применением отладочных комплектов ПЛИС и микроконтроллера
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
КОМПОНЕНТНАЯ БАЗА
• Питание AC 220В.• Интерфейс CAN FD, 2 канала,
гальваническая изоляция 1000В, защита от перенапряжений и
• помех.• Протоколы CANopen.• Дискретный выxод верхний ключ -
гальваническая изоляция 1500В, защита от КЗ, встроенная
• защита от перегрева, коммутируемое напряжение 9-36В, ток до 1A на канал (кратковременно до 2A).
• Дискретный вход - гальваническая изоляция 1500В, защита от перенапряжения, работа в
• режиме счета импульсов до 500Гц.• Диапазон температур для
комплектации -40..+85 град.С.
• ПЛИС АО "ВЗПП-С" - 5578ТС024,500 000 логических вентилей и 360 кб RAM.
• K2011BB034 драйверы линии («ПКК Миландр»)максимальной скорость 10Мбит в сек.
• Конфигурационное ЗУ для ПЛИС 5576РС1У («ПКК Миландр»)
• ВИП «АЛЕКСАНДЕР ЭЛЕКТРИК».• Два независимых интерфейса CANFD c
гальванической изоляцией используются для подключения к CANFD сетям.
Работа выполнена при поддержке «Фонда содействия инновациям» в рамках программы «Развитие – НТИ» (направление « Маринет»)
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ
КОНТАКТЫ
+7 (495) 988-27-26
http://marathon.ru
г. Москва
Ленинские горы, дом 1, стр. 5